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高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; 小杉山 真一; Yan, X.; 松本 岩男*
日本原子力学会和文論文誌, 2(4), p.525 - 531, 2003/12
GTHTR300のターボマシンを支持する磁気軸受設計の妥当性を検証するために、試験装置を設計するとともに試験計画を作成した。ターボマシンは、フレキシブルカップリングにより接続したターボ圧縮機と発電機ロータで構成され、それぞれ2個のラジアル磁気軸受で支持する。両ロータは、定格回転数以下に曲げモード危険回転数を持つ弾性ロータである。磁気軸受負荷容量は、弾性ロータを支持する既存の軸受に比べ10倍程度大きい。試験装置は、フレキシブルカップリングにより接続した実機の1/3スケールの試験ロータにより構成される。磁気軸受負荷容量は、既存技術で製作可能な値として、実機の1/10とした。試験ロータは実機の危険速度と振動モードを模擬できるように設計した。本件は、文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 谷平 正典*; 伊高 英彦*; 森 英二*
日本原子力学会和文論文誌, 2(3), p.291 - 300, 2003/09
GTHTR300用ヘリウムガス圧縮機は、3次元空力設計により、高いサージマージン30%を保持しつつ高いポリトロープ効果90%を達成できた。ヘリウムガス圧縮機は、高ボス比のために翼高さに対してチップクリアランスが相対的に大きく、多段型となるので、性能とサージマージンが低下しやすい。本圧縮機は既存の産業用空気圧縮機の空力設計手法及びデータをもとに設計した。本設計手法のヘリウムガス圧縮機への適用の妥当性を評価するために、実機の1/3で4段の圧縮機モデルによる性能試験を計画した。作動流体をヘリウムガス,入口設計圧力を0.88PMaとして十分高いレイノルズ数範囲でデータを取得する。本件は、文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 皆月 功*
第31回ガスタービン定期講演会論文集, p.55 - 60, 2003/06
ヘリウムガス冷却高温ガス炉ガスタービン発電プラント(GTHTR300)の設計研究を行った。再生式閉サイクルにより、850
C,7MPaのタービン入口条件で45.8%の発電効率を得た。ターボマシンは、単軸,磁気軸受支持とした。タービン及び圧縮機は、各々93%,90%のポリトロープ効率を達成した。再生熱交換器は、プレートフィン型とした。効率が高く、安全性に優れた原子力発電プラントの成立性の見込みが得られた。本報告では、GTHTR300ターボ圧縮機の空力設計,動力変換系統設計及びターボ圧縮機の保守補修方針について報告する。なお、本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 片西 昌司; 小杉山 真一; 皆月 功*; 三好 保行*
日本原子力学会和文論文誌, 1(4), p.341 - 351, 2002/12
GTHTR300発電系設計では、経済性を高めるため、動力変換機器の高性能化,中間冷却器無サイクルの採用による物量低減を行った。タービンと圧縮機には3次元翼設計により、スラスト力を10kNに低減し、各々93.90%の高ポリトロープ効率を達成し、発電効率45.8%を得た。圧縮機ではサージマージン30%を得た。ターボマシンは横置とし、またダイヤフラムカップリングにより発電機とターボ圧縮機の振動絶縁を行い、磁気軸受負荷容量を低減しつつ軸系振動振幅をISO管理値75
m以下とした。熱交換器設計では、小型化・物量低減を行った。プレートフィン型再生熱交換器では1.2
1.2mmの正方フィンを採用し、温度効率95%を確保した。前置冷却器はローフィン管ヘリカルコイル型とした。本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
小杉山 真一; 高田 昌二; 片西 昌司; Yan, X.; 滝塚 貴和; 國富 一彦
JAERI-Tech 2002-088, 70 Pages, 2002/11
JAERI-Tech-2002-088.pdf:5.21MB
GTHTR300が次世代原子力発電プラントとして相応しい信頼性,経済性を有するためには、保守・点検性に優れていることが必要である。そこで平成13年度に実施した基本設計結果をもとに、発電及びプラント性能に直接かかわるガスタービン,圧縮機,発電機,再生熱交換器,前置冷却器等の保守・点検方針の検討・提案を行った。検討の結果、各対象機器に想定される劣化・損傷事象等を考慮すると、既存の軽水炉発電プラント及び火力コンバインドサイクル発電プラントと比較して、技術的には保守・点検項目の合理化及び点検周期の延長が可能との見通しが得られた。一方で、各機器の設置状況,構造的特徴及び核分裂生成物の付着等の観点から、点検作業を現実的かつ効率的に行うために解決すべき課題を摘出した。提案された点検方針の妥当性確認及び各課題の解決については、今後のGTHTR300設計の詳細化の中で実施していく。なお、本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
高田 昌二; 滝塚 貴和; 國富 一彦; Yan, X.; 片西 昌司; 小杉山 真一; 塩沢 周策
日本機械学会第8回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.189 - 192, 2002/00
本論文では、GTHTR300実証プラントの発電系設計により得られた成果について報告する。本プラント設計では、経済性を高めるために、主要機器の物量を低減することと高性能化を目指した。本プラントでは、ターボマシン,発電機及び再生熱交換器,前置冷却器を動力変換容器及び熱交換機収容器内に収納する。これらの機器や容器の寸法を最小化させて物量を低減する必要がある。本プラントでは中間冷却器のないサイクルを採用するとともに、前置冷却器はコンパクトなローフィン質ヘリカルコイル型として物量を低減した。タービンと圧縮機のポリトロープ効率の設計目標値をそれぞれ93%,90%まで高くして、翼形状を3次元化するなどして設計目標値を満足できるようにした。なお、本件は文部科学省から原研への委託により実施している電源特会「核熱利用システム技術開発」の「高温発電システム」の内容に関するものである。
武藤 康; 石山 新太郎; 猪亦 麻子*; 岸部 忠晴*; 皆月 功*; 松本 岩男*; Levet, F.*
Proceedings of ASME Turbo Expo 2001 (CD-ROM), 8 Pages, 2001/00
本報告は科学技術庁から原研に委託された「高温発電システムフィージビリティスタディ」の成果をまとめたものである。熱出力600MW、原子炉出口温度850
、圧力6MPaの高温ガス炉に接続するヘリウムガスタービン発電系統についての予備設計からの改良点につきまとめた。改良の目標はガスタービンロータのコンパクト化であり、タービンについては負荷係数とコード長さの変更により、圧縮機については詳細な応力解析によりコンパクト化に成功した。また軸系についても、磁気軸受の設計による改良を行い、高圧圧縮機とタービン間の軸受の削除及び発電機ロータの応答倍率の縮少に成功した。さらに、遠隔保守により、ガスタービンロータを収納容器から引抜き、検査の上、再組立できることを示した。これらの改良設計の結果、正味46%の高い熱効率の魅力的な設計概念を構築できた。
武藤 康; 石山 新太郎; 福山 佳孝*; 納本 淳司*; 岸部 忠晴*; 山田 誠也*
Proceedings of 45th ASME International Gas Turbine & Aeroengine Technical Congress, Exposition and Users Symposium (CD-ROM), 8 Pages, 2000/00
本報告は科学技術庁から原研に委託された高温ガス炉ガスタービンのフィージビリティスタディの中で実施された熱出力300MW発電プラントの設計結果をまとめたものである。ヘリウムガスの比熱が空気の5倍と大きいことに起因して、ヘリウムタービンの段数が多く翼長が短くなる傾向がある。特に300MWクラスの比較的小容量機では、このことが設計上の大きな課題となっている。これに関し、まず回転数を高くして周波数変換器をつけた場合と同期回転数の設計結果の予備検討につき記し、後者について詳しい設計結果を述べる。得られた効率は、タービン、低圧圧縮機、高圧圧縮機に対して、各々93.09%,89.92%,90.25%であり、十分高性能であった。発電機設計及び軸系設計とも問題はなく、本プラントの技術的成立性及び熱効率が48.2%の高い値が期待できることが確認された。
狩野 元信; 都所 昭雄; 石黒 信治; 照井 新之助; 松井 典夫; 川野辺 俊夫; 菊池 明夫
JNC TN8520 99-002, 56 Pages, 1999/04
本保守計画書は、平成10年11月6日に発生した高レベル放射性物質研究施設(CPF)のの非常用発電設備におけるトラブルを教訓とし、トラブルの再発防止と非常用発電設備の信頼性の維持、向上を目的として、建設工務管理部内にワーキンググループを設置し、従来の点検要領を全面的に見直し、新たに「非常用発電設備保守計画書」として作成したものである。
内海 亮二*; 武藤 康; 石山 新太郎
JAERI-Tech 99-016, 155 Pages, 1999/03
高温ガス炉ガスタービン発電システムのタービン及び圧縮機につき、Craig,Cox & Wilson及びKoch,Smith & Wilsonのモデルに基づく設計・性能推定プログラムを作成した。それらを用いて、システムの出力(流量)と作動ガス圧力を系統的に変えた3600rpm一軸式ガスタービンの概略設計検討を実施し、これらによる形状や性能の変化を明らかにした。また空力的・強度的に妥当な設計が可能となる出力と圧力の範囲が存在することを明らかにした。ただし本検討は軸受や軸系の技術的成立性について考慮しておらず、今後これらの面から、現存技術で設計が成立するための技術の見極めが必要であると思われる。一軸式では設計が困難な小出力・高圧の設計条件に対する対応策として、発電端出力100MWe、入口圧力6MPaの二軸式ガスタービンの計画を実施し、成立性が高く、かつ高効率の設計を得た。このケースでは、磁気軸受も現在の設計技術にて設計が可能と考えられる。
武藤 康; 石山 新太郎; 田沼 唯士*; 岸部 忠晴*; 松本 岩男*
Proceedings of International Gas Turbine Congress 1999 Kobe, I, p.313 - 320, 1999/00
本報告は、電源特別会計予算として科学技術庁より原研に委託された高温発電フィージビリティスタディの成果である。熱出力600MWtの高温ガス炉(原子炉出入口ガス温度=850/460)に直接再生サイクルヘリウムガスタービンを接続した発電プラントのガスタービン系統の設計結果について述べる。タービンについては、段数、負荷係数及び流量係数の選定、圧縮機については、段数の選定及び設計結果としてのディフュージョンファクター及び負荷係数について述べる。設計の結果、タービン、低圧圧縮機及び高圧圧縮機の断熱効率は、それぞれ93.3%、89.3%、89.2%となった。発電機については本体の設計及び起動用電動機としての役割について記す。さらに、ダイアフラムカップリングにより3分割されたローターの軸系計算結果を記す。以上の設計結果として、正味発電効率として46.7%の値が得られた。
下村 寛昭
日本原子力学会誌, 38(10), p.803 - 813, 1996/00
被引用回数：1 パーセンタイル：14.44(Nuclear Science & Technology)高温ガス炉を熱源とする原子力ガスタービンの候補となる閉サイクルガスタービンについて、その利点ならびに実用されている解放サイクルガスタービンとの相違点と閉サイクル固有の問題を指摘するとともに、それらが熱効率等の性能に及ぼす影響を検討評価し、併せて設計パラメータへのヘリウムの影響を説明する。また、過去に旧西ドイツで実施された研究開発が不成功であった原因について考察し、その主要原因が閉サイクルガスタービンに特有な熱交換器等の圧力損失がもたらす圧縮機及びタービンの外部効率の低下にあることを種々の計算等から明らかにする。さらに、当面の作動流体と考えられるヘリウムのガスタービン特性等に対する得失を述べた後、外部効率低下を減少するための熱交換器の基本構造、軸受及び軸封技術等に対する研究開発の基本的方向を示すとともに、HTTRがガスタービン開発にも有用なデータを提供し得ることを述べた。
not registered
PNC TN1700 93-009, 82 Pages, 1993/01
2. 変更の内容昭和55年2月23日付け54動燃(再)63をもって提出し,別紙-1のとおり設置変更承認を受けた再処理施設設置承認申請書の記載事項のうち下記の事項を別紙-2のとおり変更する。3. 再処理施設の位置,構造及び設備並びに再処理の方法3. 変更の理由(1) 再処理施設において発生する高放射性の固体廃棄物の貯蔵能力を増すため。(2) 高レベル放射性物質研究施設から発生する低放射性の固体廃棄物を受入れるため。4. 工事計画当該変更に係る工事計画は,別紙-3のとおりである。
下村 寛昭; 川路 さとし; 太田 幸丸
Proc. of the 2nd Int. Symp. on Magnetic Bearings, p.93 - 99, 1990/00
HENDELにおけるヘリウムガス循環機及び同往復動式圧縮機に関する運転経験と各種試験結果から、これらの機能向上がHTTRを始めとする高温ガス炉の開発と信頼性あるいは安全性の向上にとって極めて重要であることが明らかになった。これら機器の大幅な性能向上を図るため、能動式磁気軸受を応用したHENDEL用ヘリウムガス循環機(ガス軸受式)と同規模な循環機に相当する高速模擬ローター試験装置及び高速無摺動ピストン式往復動圧縮機を試作開発し、各種試験を実施した。これらの作動特性と検討結果から、各々の機器に関する実用機開発への見通しが得られると同時に、能動式磁気軸受システムの問題点も明らかになった。より高性能なシステムを実現する上で制御安定性を広い領域で実現することが大切であり、現状は必ずしも満足でないことも判った。高性能化するための解析的計算例を示すとともに原理的改善策にも言及した。
・
圧縮装置IIの運転経験佐藤 元昭; 安西 新治*; 田村 貢大*; 田所 則男; 岩本 貞雄; 三戸 規生
JAERI-M 82-024, 33 Pages, 1982/03
・圧縮装置IIは、廃棄物パッケージ発生数の低減を目的として設置され、圧縮機、フィルター破砕機、脱水機および分類用ボックスで構成されている。各機器は、下記の機能と目的をもっている。1)圧縮機;金属などの不純物を圧縮する。2)フィルター破砕機;HEPAフィルタの木砕をメディアと分離し、焼却のために木砕を切断する。3)脱水機;含水物を焼却のために脱水する。本装置設置後2年の運転で、次の結果を得た。1)金属廃棄物のパッケージ数が1/4になった。2)HEPAフィルタのパケージ数が1/4になった。3)含水物の焼却が容易になった。4)物性的に安定なパッケージができるようになった。5)焼却の効果もあり、パッケージの発生数が30%減った。
吉田 浩; 藤根 幸雄; 清水 徳; 斎藤 恵一朗; 大内 操; 水林 博; 岩田 功*; 成瀬 雄二
JAERI-M 8494, 291 Pages, 1979/10
再処理工場廃ガス処理を目的とした多孔質隔膜法によるクリプトン放出低減化プラントの概念設計を行った。即ち、2分割型拡散筒からなるHertz型カスケードを中心とした排ガス前処理系、第1カスケード系、貯蔵系、建家などを含むシステム全体の仕様(システム構成、エンジニアリングフローシート、主要構成機器の諸元、プラントレイアウト、建家、遮蔽、支援設備)および運転方法を明らかにし、種々の条件下におけるプラントの建設費および操業費を推定した。この結果、本法が技術的にも経済的にも液化蒸留法および溶媒吸収法に遜色のないことが明らかになった。
成瀬 雄二; 松田 祐二; 丸山 庸一郎; 苫米地 顕
JAERI-M 6501, 61 Pages, 1976/03
ウラン濃縮用ガス拡散プラントにおけるカスケードの所要段数は段分離係数によって決定される。段分離係数を向上させるためには、拡散筒を2つの室に分割することが考えられる。そこで、2分割型拡散筒により構成される2形式のカスケードについて静特性方程式を導出した。次いで分離作業量が5000ton-swu/yrおよび8750ton-swu/yrのプラントに適用し、これらのカスケードと通常のカスケードの静特性(所要段数、循環流量および所要動力)について比較・検討した。
成瀬 雄二; 松田 祐二; 丸山 庸一郎; 青地 哲男
JAERI-M 6455, 53 Pages, 1976/03
ガス拡散法によるウラン濃縮プラントでは、極めて高度の気密性が要求される。しかし、現実のカスケードでは、或る程度の漏洩を壁けることはできない。カスケードからプロセスガスが漏れ出すと製品量は低下する。即ち、所定の流量および濃度の製品を生産するためには、カスケード規模を漏れ出し量に応じて大きくしなければならない。本報では、各段から漏れ出しのある理想カスケードおよび準理想カスケードについて基礎方程式を誘導し、さらに、漏れ出し量、分離係数および製品濃度のカスケード静特性(所要段数、循環流量、廃棄材流量、原料流量)に及ぼす影響を検討した。
